Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Najmniejszy tranzystor plazmowy do pracy w ekstremalnych warunkach

jacu007 22 Mar 2014 08:20 4329 4
  • Najmniejszy tranzystor plazmowy do pracy w ekstremalnych warunkach Inżynierowie z Uniwersytetu Utah wytworzyli najmniejszy na świecie tranzystor plazmowy, który może pracować w ekstremalnych warunkach takich jak wysoka temperatura i promieniowanie jonizujące, występujące w reaktorze atomowym. Takie tranzystory umożliwią budowę smartfonów, które będą potrafiły wykonywać zdjęcia rentgenowskie lub śledzić w czasie rzeczywistym skład analizowanego powietrza.

    „Elektronika oparta na plaźmie może zostać użyta do wykonania systemów sterowania robotami przemysłowymi pracującymi w reaktorze jądrowym”, powiedział Massood Tabib-Azar, profesor z Utah, jeden z autorów pracy.

    Tradycyjne tranzystory krzemowe, które są podstawowym komponentem dzisiejszej elektroniki, przestają pracować powyżej 550 F (około 287oC), czyli w temperaturze, przy której zwykle pracują reaktory jądrowe.

    Tranzystory plazmowe, który wykorzystują naładowane elektrycznie cząsteczki gazu lub plazmy do przewodzenia prądu elektrycznego w bardzo wysokich temperaturach, pracują dziś urządzeniach medycznych, czy specjalnych wyświetlaczach wystawionych bezpośrednio na działanie promieni słonecznych. Te mikroskalowe elementy elektroniczne, mają około 500 mikronów długości oraz szerokość odpowiadająca w przybliżeniu szerokości pięciu włosów ludzkich. Pracują z napięciami powyżej 300 V, co stwarza konieczność stosowania specjalnych źródeł wytwarzających takie napięcie.

    Nowe tranzystory opracowane przez naukowców z Utah mają długość od 1 do 6 mikronów długości i mogą pracować z jedną szóstą typowego napięcia, przy którym pracują aktualnie dominujące na rynku tranzystory tego typu. Mogą również pracować w temperaturach do 1450 F (787oC) a ponieważ promieniowanie jądrowe jonizuje gazy w plazmę to takie ekstremalne środowisko dodatkowo ułatwia pracę tego typu elementów.

    „Plazma jest idealna do pracy w ekstremalnym środowisku, ponieważ bazuje na gazach takich jak hel argon czy neon, które są odporne na działanie wysokich temperatur”, powiedział Tabib-Azar.

    Przy pracach nad nowym tranzystorem, naukowcy osadzili warstwę z tlenku metali na 4 calowym podłożu szklanym, aby stworzyć bramkę. Następnie osadzili na niej warstwę krzemową.

    W przeciwieństwie do typowych tranzystorów, kanał plazmowych tranzystorów naukowców z Utah, stanowi szczelina powietrzna, która przewodzi jony i elektrony plazmy po przyłożeniu napięcia. Aby osiągnąć tak unikalną konstrukcję naukowcy wytrawili błonę krzemową przy użyciu gazu reaktywnego. Spowodowało to powstanie pustych przestrzeni tworzących kanał tranzystora, pozostawiając przy tym pod spodem bramkę. W testowanym tranzystorze, kanał miał 2 µm szerokości oraz 10µm długości a jako źródła plazmy wykorzystywał hel.

    „Tradycyjne tranzystory MOSFET do łączenia w obwody wymagają stosowania metalu”, powiedział Tabib-Azar. „Nasze tranzystory do łączenia z pozostałymi częściami obwodu również wykorzystują plazmę, co powoduje, że obwód będzie istniał jednie w przypadku podania napięcia.”

    Jak twierdzą naukowcy tego typu urządzenia mogą już w przeciągu najbliższych pięciu lat być wykorzystywane, jako źródło promieniowania do obrazowania rentgenowskiego. Ponieważ są tak małe można sobie wyobrazić smartfon, który wykonana zdjęcie rentgenowskie rannego żołnierza na polu bitwy a następnie prześle go do sztabu.

    Innym przyszłym zastosowaniem może być detekcja i analiza zanieczyszczeń aerozolowych w powietrzu na podstawie analizy koloru emisji podczas przepływu przez urządzenie.

    W bliższej perspektywie mogą się przyczynić do wytwarzania obwodów elektronicznych. Mogłoby to w znaczny sposób ułatwić litografię rentgenowską, eliminując potrzebę stosowania, ciężkich soczewek i urządzeń wytwarzających promieniowanie.

    Źródło:
    http://phys.org/news/2014-03-tiny-transistors-extreme-environs-plasma.html

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    jacu007
    Poziom 22  
    Offline 
    Specjalizuje się w: systemy mikroprocesorowe, raspberry pi
    jacu007 napisał 688 postów o ocenie 73, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Dąbrowa Górnicza. Jest z nami od 2007 roku.
  • #2
    eDZio
    Poziom 16  
    Czemu ten tranzystor przypomina mi (w działaniu) starą poczciwą lampę elektronową?
    W jaki sposób w takich tranzystorach powstaje plazma? 300V to nie za mało aby zamienić gaz w plazmę? Czy może skala (wielkość) ma tu zasadnicze znaczenie?
  • #3
    dexter1
    Poziom 14  
    Przepływ prądu rozgrzewa gaz doprowadzając go do postaci plazmy.
  • #4
    Greyangel
    Poziom 14  
    Jacu007 ... karkołomne konstrukcje.

    jacu007 napisał:
    Takie tranzystory umożliwią budowę smartfonów, które będą potrafiły wykonywać zdjęcia rentgenowskie


    Żeby powstało takie zdjęcie, wiązka promieniowania przenikającego musi przejść przez obiekt i zostać zarejestrowana, ciężko sobie to wyobrazić jak tego dokonać samym smartfonem.

    jacu007 napisał:
    Te mikroskalowe elementy elektroniczne, mają około 500 mikronów długości oraz szerokość odpowiadająca w przybliżeniu szerokości pięciu włosów ludzkich.


    Jeśli tak to Twoja szerokość jest dłuższa niż długość :) Poza tym niespójność w jednostkach, jeden wymiar w układzie SI a drugi spoza.

    jacu007 napisał:
    Przy pracach nad nowym tranzystorem, naukowcy osadzili warstwę z tlenku metali na 4 calowym podłożu szklanym, aby stworzyć bramkę.


    Płaszczyzna ma dwa wymiary a płytka trzy. Te 4 cale to grubość czy płytka była 4x4 cale ?

    jacu007 napisał:
    W przeciwieństwie do typowych tranzystorów, kanał plazmowych tranzystorów naukowców z Utah, stanowi szczelina powietrzna, która przewodzi jony i elektrony plazmy po przyłożeniu napięcia.


    Zależy od rodzaju plazmy. W plazmie RF ruch jonów jest minimalny, zaś w mikrofalowej przyjmuje się że zarówno jony jak i elektrony się nie poruszają.

    jacu007 napisał:
    „Tradycyjne tranzystory MOSFET do łączenia w obwody wymagają stosowania metalu”, powiedział Tabib-Azar. „Nasze tranzystory do łączenia z pozostałymi częściami obwodu również wykorzystują plazmę, co powoduje, że obwód będzie istniał jednie w przypadku podania napięcia.”


    Ten Tabib-Azar nie wie co mówi albo tłumaczenie jest do kitu. Po pierwsze to do doprowadzenia prądu do elektrod i tak potrzeba przewodnika elektronowego a po drugie w środowisku reaktora tj. w obecności promieniowania jonizacyjnego prawdopodobnie i tak nastąpi wzbudzenie.

    jacu007 napisał:
    Innym przyszłym zastosowaniem może być detekcja i analiza zanieczyszczeń aerozolowych w powietrzu na podstawie analizy koloru emisji podczas przepływu przez urządzenie.


    To już się robi i nie jest do tego potrzebny tranzystor plazmowy.

    eDZio napisał:
    300V to nie za mało aby zamienić gaz w plazmę? Czy może skala (wielkość) ma tu zasadnicze znaczenie?


    Nie za mało. Znaczenie ma częstotliwość, ciśnienie gazu w którym się plazmę wytwarza, temperatura i odległość między elektrodami (określa ona najczęściej objętość plazmy).

    dexter1 napisał:
    Przepływ prądu rozgrzewa gaz doprowadzając go do postaci plazmy.


    Nie tylko. Plazma może powstać podczas wzbudzenia termicznego (płomień), na skutek promieniowania jonizacyjnego (zorza polarna).
  • #5
    Kepler
    Poziom 8  
    Być może dałoby się je wykorzystać w elektronice pokładowej satelitów które przecinają pasy radiacyjne Van Allena - tradycyjna elektronika ulega uszkodzeniu jeśli przebywa w tym obszarze jakiś czas.